DE4315264C2

DE4315264C2 - Arrangement for detecting edges of objects that can be in a main working plane

Info

Publication number: DE4315264C2
Application number: DE19934315264
Authority: DE
Inventors: Peter Urs Halter
Original assignee: Hera Rotterdam BV
Current assignee: Baumer Innotec AG
Priority date: 1992-05-06
Filing date: 1993-05-01
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2013-05-02
Also published as: JPH06214047A; DE4315264A1; JP3375678B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erkennen von Kanten von sich in einer Hauptarbeitsebene aufhalten könnenden Gegen ständen.The invention relates to an arrangement for recognizing edges of opponents who can be in a main working level stands.

Es ist bekannt, daß bei der Lichtstreuung an einer matten Ober fläche, beispielsweise an weißem Papier, die Intensität des gestreuten Lichts vom Einfallswinkel des Lichts und von der Beobachtungsrichtung des gestreuten Lichts abhängig ist. Aus dieser Indikatrix kann abgeleitet werden, daß bei weißem Papier mit zwei Detektoren, die Streulicht von einem Lichtfleck auf dem Papier unter verschiedenen Winkeln empfangen, eine klare Entscheidung getroffen werden kann, ob das Papier eben auf der Unterlage liegt oder stark geneigt ist (Reflexionsspektro skopie, G. Kortüm 1969, Spring-Verlag, Berlin). Bei geeignet gewählten Winkeln ist dieses Phänomen im Fall einer leicht bis stark glänzenden Oberfläche ähnlich. Die Streulichtinten sität in Reflexionsrichtung steigt stark an, während in den übrigen Richtungen die Intensität global abnimmt. Wird die Streulichtintensität in Funktion des Beobachtungswinkels aufge zeichnet, ergibt dies annähernd die Form eines Kreises mit einer Keule in Reflexionsrichtung. Dies heißt mit anderen Worten, daß bei schief auf die Oberfläche treffendem Licht die Streu lichtintensität in einem Richtungsbereich nahe der Reflexions richtung (Vorwärtsstreuung) größer ist als die Streulichtinten sität in einem Richtungsbereich nahe der Richtung des einfallen den Lichts (Rückwärtsstreuung). Der Unterschied im Verhältnis der Lichtintensitäten der Rückwärts- und der Vorwärtsstreuung verstärkt sich dabei mit abnehmendem Winkel zwischen Oberfläche und einfallendem Licht. Für gewisse Beschaffenheiten der Ober fläche wird je nach dem eine Verschlechterung der Detektion im Vergleich zu weißem Papier eintreten, doch ist diese normaler weise klein. Nur in seltenen Fällen gibt es Oberflächen, die davon abweichen und zusätzlich zum Vorwärtsglanz in Reflexions richtung noch einen Rückwärtsglanz in Richtung Lichtstrahl aufweisen. Bei rohem oder bedrucktem Papier wird ein (störender) Rückwärtsglanz nicht auftreten.It is known that when scattering light on a matt surface surface, for example on white paper, the intensity of the scattered light from the angle of incidence of the light and from the Direction of observation of the scattered light is dependent. Out this indicatrix can be derived that for white paper with two detectors that scatter light from a spot of light received the paper at different angles, a clear one A decision can be made as to whether the paper is on the surface lies or is strongly inclined (reflection spectro skopie, G. Kortüm 1969, Spring-Verlag, Berlin). When suitable chosen angle, this phenomenon is easy in the case of a similar to a highly glossy surface. The scattered light inks intensity in the direction of reflection increases sharply, while in the other directions, the intensity decreases globally. Will the Scattered light intensity as a function of the observation angle draws, this gives approximately the shape of a circle a club in the direction of reflection. In other words, that when the light hits the surface crookedly, the litter light intensity in a directional area close to the reflection direction (forward scatter) is larger than the scattered light inks in a directional range close to the direction of the incident the light (backscatter). The difference in the ratio the light intensities of the backward and forward scatter increases with decreasing angle between surface and incident light. For certain qualities of the waiter surface will deteriorate depending on the detection compared to white paper, but this is more normal wise small. Only in rare cases are there surfaces that deviate from this and in addition to the forward gloss in reflections direction a backward shine towards the light beam exhibit. In the case of raw or printed paper, a (disturbing) Backward shine does not occur.

Aus der EP 0 041 489 A1 ist eine Anordnung zum Zählen von bedruck tem, geschnittenen Papierbögen, wie z. B. gefalteten Zeitungen bekannt, bei welcher das parallele Bündel eines Laserstrahls unter einem von 90° verschiedenen Winkel auf die Oberfläche der an der Vorrichtung vorbeigeführten Papierbögen fällt. Ein Detektor detektiert in Vorwärtsrichtung, ein Detektor in Rück wärtsrichtung reflektiertes Licht von der bestrahlten Oberfläche der Papierbögen. Eine Verringerung des auf den erstgenannten Detektor reflektierten Lichtanteils beim Vorbeiführen einer Papierkante führt zu einer entsprechenden Verringerung des Detektorsignals. Um eine durch eine Papierkante vorgerufene Verringerung des Detektorsignals von einer Verringerung zu unterscheiden, die entsteht, wenn das auf den Papierbogen fallende Licht in unterschiedlichem Maß absorbiert wird, wird das Meß signal des ersten Detektors mit demjenigen des zweiten Detektors verglichen. Dies geschieht durch Subtraktion der beiden Signale. Bei dieser Anordnung können Kanten verschiedener Dicken, welche z. B. auf einem Förderband transportiert werden, nicht detek tiert werden. Vielmehr muß der Arbeitsabstand für jede Kanten dicke neu eingestellt werden.An arrangement for counting printed matter is known from EP 0 041 489 A1 tem, cut sheets of paper such. B. folded newspapers known in which the parallel bundle of a laser beam on the surface at an angle other than 90 ° the sheets of paper passed by the device fall. On Detector detects in the forward direction, one detector in the rear downward reflected light from the irradiated surface of sheets of paper. A reduction on the former Detector of reflected light when passing one Paper edge leads to a corresponding reduction in the Detector signal. To one called by a paper edge Decrease the detector signal from a decrease to distinguish that arises when the falling on the paper sheet Light is absorbed to different degrees, the measurement signal of the first detector with that of the second detector compared. This is done by subtracting the two signals. With this arrangement, edges of different thicknesses, which z. B. transported on a conveyor belt, not detek be animals. Rather, the working distance must be for each edge thickness can be reset.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zum Erkennen von Kanten von sich in einer Hauptarbeitsebene aufhal ten könnenden Gegenständen zu schaffen, mit welcher feinste Kanten unmittelbar über der Hauptarbeitsebene erfaßt werden können, die jedoch außerhalb der Hauptarbeitsebene eine geringe Empfindlichkeit und keinen Blindbereich aufweist sowie kompakt ist.The object of the present invention is to provide an arrangement for Detect edges of themselves in a main work plane able to create objects with the finest Edges can be detected immediately above the main working level can, but outside of the main working level a small Has sensitivity and no blind area as well as compact is.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention specified in claim 1 solved.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird die höchste Empfindlich keit, wenn also der Quotient der Ausgangssignale der beiden Detektoren in der Nähe des Schwellwerts ist, in der Hauptarbeits ebene erreicht. In der Nähe der Hauptarbeitsebene, d. h. leicht höher oder tiefer, ändert sich diese hohe Empfindlichkeit nur wenig; erst ab einem größeren Abstand zur Hauptarbeitsebene wird die Empfindlichkeit reduziert. Der spezielle Verlauf des Quotienten der Ausgangssignale der beiden Detektoren wird dadurch erreicht, daß aufgrund der Abbildungsoptik vor dem ersten Detek tor eine optimale Abbildungsebene für den vom Laserstrahl beleuch teten Fleck eingestellt wird, die mit der Hauptarbeitsebene zusammenfällt. Dort ist das vom Detektor empfangene Streusignal am größten, während bei geringerem Abstand zwischen bestrahlter Oberfläche und Sensorgehäuse aufgrund der nicht mehr optimalen Abbildung weniger Streulicht auf den ersten Detektor fällt. Ein Blindbereich ist nicht mehr gegeben.In the arrangement according to the invention, the highest sensitivity speed, i.e. if the quotient of the output signals of the two Detectors close to the threshold is in the main work level reached. Close to the main working level, i.e. H. light higher or lower, this high sensitivity only changes little; only from a greater distance from the main working level the sensitivity is reduced. The special course of the This results in quotients of the output signals of the two detectors achieved that due to the imaging optics before the first Detek an optimal imaging level for the illumination from the laser beam stain is set with the main working level coincides. There is the scatter signal received by the detector largest, while the closer to the irradiated Surface and sensor housing due to the no longer optimal Figure less stray light falls on the first detector. There is no longer a blind area.

Eine Kante eines dünnen Objekts (beispielsweise eine Papierkante) hat makroskopisch gesehen (im Bereich von 1/100 mm) eine bis zu 90° gegenüber der Hauptarbeitsebene geneigte Oberfläche. Ist der Lichtfleck genügend klein, d. h. vergleichbar mit der Objektdicke, so kann eine solche feine Kante als "geneigte Oberfläche" detektiert werden. Zusätzlich kann bei schief gegen die Hauptarbeitsebene gerichtetem Lichtstrahl ein flaches Objekt diesen Strahl für den einen der Detektoren abschatten, so daß das Intensitätsverhältnis in Vorwärts/Rückwärts-Richtung ernied rigt und die Objekterkennung damit erleichtert wird. Kann man den Lichtfleck genügend klein machen, dann lassen sich einzelne Kanten eines Papiers von 0,1 mm Dicke, auch wenn diese dicht auf der Hauptarbeitsebene aufliegen, noch problemlos erkennen.An edge of a thin object (for example, a paper edge) has seen macroscopically (in the range of 1/100 mm) one to Surface inclined at 90 ° to the main working plane. Is the light spot sufficiently small, i. H. comparable to that Object thickness, such a fine edge can be called "inclined Surface "can also be detected the main working plane directed light beam a flat object shade this beam for one of the detectors so that the intensity ratio in the forward / backward direction is lowered and object detection is made easier. You can make the light spot sufficiently small, then individual ones can be Edges of paper 0.1 mm thick, even if it is tight on the main working level, can still be easily recognized.

Die erfindungsgemäße Anordnung eignet sich neben der allgemeinen Erkennung von Kanten an Objekten und der Auswertung von auf solche Kanten bezogenen Signalen auch zur Positionserkennung und zur Zählung von Objekten, die eine Kante besitzen. In der beschriebenen Ausführungsform sind diese Objekte weniger als beispielsweise 80 mm vom Beobachtungsfenster des Sensors ent fernt und können mit einer Geschwindigkeit von mehreren m/s vorbeibewegt werden. Die Objekte können relativ zur Hauptar beitsebene leicht schiefe Oberflächen (angeschrägte Kanten) haben; handelt es sich um flache Objekte wie Papierblätter, so können Fanten bis 0,1 mm detektiert werden. Die Objekte können ein- oder vielfarbig sein und auch in einem bestimmten Ausmaß Glanz aufweisen. Ferner dürfen sie auch geschuppt über einander liegen (Schuppenformation, Schuppenstrom).The arrangement according to the invention is suitable in addition to the general one Detection of edges on objects and the evaluation of such edge-related signals also for position detection and to count objects that have an edge. In the described embodiment, these objects are less than for example, 80 mm from the observation window of the sensor remotely and can with a speed of several m / s be moved past. The objects can be relative to the main artery Slightly sloping surfaces on the working plane (beveled edges) to have; are flat objects like sheets of paper, this way, fants up to 0.1 mm can be detected. The objects can be single or multi-colored and also in a certain one Show extent of gloss. Furthermore, they may also scaly over lie one on top of the other (scale formation, scale flow).

Der erfindungsgemäße Sensor funktioniert auf Basis von Licht, in der Regel mit einem Laser, wobei für bestimmte Applikationen auch eine Leuchtdiode oder eine andere Lichtquelle verwendet werden kann. Bei der Ausgestaltung als Schuppenstrom-Detektor sorgt (zusätzlich) eine schaltungstechnische Totzeitfunktion dafür, daß Doppelkanten, wie beispielsweise der Vorfalz bei einem Faltblatt, als nur eine Kante ausgewertet werden.The sensor according to the invention works on the basis of light, usually with a laser, being used for certain applications also uses a light emitting diode or another light source can be. When configured as a scale flow detector ensures (in addition) a circuit-related dead time function for double edges, such as the pre-fold at a leaflet can be evaluated as just one edge.

Physikalische Betrachtungen zeigen, daß eine statische Signal auswertung möglich ist, d. h., eine Auswertung, die unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit der Objekte ist. Die Signal auswertung kann digital wie auch analog erfolgen. Der Quotient der von den beiden Detektoren gemessenen Intensitäten kann durch Division der beiden Meßwerte direkt erhalten werden. Der Quotient kann auch dadurch gebildet werden, daß die Licht leistung der Lichtquelle derart geregelt wird, daß der eine der Detektoren, vorteilhafterweise der die Rückwärtsstreuung detektierende Detektor, eine konstante Intensität mißt. Dadurch liefert der andere Detektor direkt ein Quotientensignal. Da die Regelung der Lichtquelle starke Intensitätsunterschiede unter Umständen nicht schnell genug ausgleichen kann, ist es trotzdem vorteilhaft, auch bei quasi konstantem Signal des einen Detektors die Division der Meßsignale zur Erzeugung des Quotientensignals durchzuführen.Physical considerations show that a static signal evaluation is possible, d. that is, an evaluation that is independent on the speed of movement of the objects. The signal Evaluation can be done digitally or analogously. The quotient of the intensities measured by the two detectors can be obtained directly by dividing the two measured values. The quotient can also be formed in that the light power of the light source is controlled so that the one the detectors, advantageously the backscatter detecting detector that measures a constant intensity. Thereby the other detector delivers a quotient signal directly. There the regulation of the light source strong differences in intensity may not be able to compensate quickly enough, it is nevertheless advantageous, even with a quasi-constant signal from a detector dividing the measurement signals to generate the To carry out quotient signal.

Damit die Auswertung des analogen Signals unabhängig von der Distanz zwischen dem Sensor und den Gegenständen, also unab hängig von der Objektdicke wird, ist es nötig, die Optik anzu passen. Für ein ebenes Objekt (nicht dessen Kante) in beliebiger Höhe (weniger als beispielsweise 80 mm unter dem Sensorfenster) darf das Intensitätsverhältnis von rückwärts zu vorwärts gestreu tem Licht der beiden Detektoren nie größer werden als bei einem ebenen Objekt in der Hauptarbeitsebene (beispielsweise 80 mm unter dem Sensorfenster). Zu diesem Zweck wird einer der Detektor köpfe vorzugsweise leicht geneigt und in das Gehäuse zurückverlegt und die vorgeschaltete Optik sowie der andere Detektor entspre chend optimiert.So that the evaluation of the analog signal is independent of the Distance between the sensor and the objects, i.e. independent depends on the object thickness, it is necessary to turn on the optics fit. For a flat object (not its edge) in any Height (less than 80 mm below the sensor window, for example) may vary the intensity ratio from backwards to forwards The light of the two detectors never get larger than one flat object in the main working plane (e.g. 80 mm under the sensor window). For this purpose, one of the detectors heads preferably slightly inclined and moved back into the housing and the upstream optics and the other detector correspond accordingly optimized.

Mit einem geeigneten Hintergrundsobjekt (weißes Papier, Alublech, Reflektorfolie) können weitere Störungen eliminiert werden. Bei Faltblättern, die mit dem Falz oder Rücken vorne dem Laser strahl entgegen geführt werden, können die Blattenden aufgerauht oder aufgebogen sein, auch wenn sie nicht von Folgeprodukten abgedeckt sind. Am Anfang und am Ende des Blatts wird dann eine Kante detektiert. Wird nun als Hintergrund eine Reflexions folie eingesetzt, werden die Signalpegel so gekehrt, daß der Endpuls unterdrückt wird. Diese Umkehrung geschieht dadurch, daß die Folie viel mehr Licht in Rückwärtsrichtung streut, als normales Papier dies tut. Ein solches Signal würde einer Papierkante entsprechen. Da dieses Signal konstant bleibt bis zur nächsten Papierkante, kann es mit digitaler Signalaufberei tung unterdrückt werden. With a suitable background object (white paper, aluminum sheet, Reflector foil) further disturbances can be eliminated. For leaflets with the fold or back in front of the laser the blade ends can be roughened or be bent up, even if they are not from secondary products are covered. Then at the beginning and at the end of the sheet an edge detected. Now becomes a reflection as a background used foil, the signal levels are reversed so that the End pulse is suppressed. This reversal happens that the film scatters a lot more light in the reverse direction, than normal paper does. Such a signal would be one Correspond to the paper edge. Because this signal remains constant until to the next paper edge, it can be done with digital signal processing tion can be suppressed.

Eine andere Möglichkeit zur Unterdrückung der unerwünschten Detektion von Endkanten besteht darin, daß im Sensor ein dritter Detektor (hier nicht gezeigt) angeordnet wird, der mit einem in oder unter der Hauptarbeitsebene liegenden leicht geneigten Spiegel koordiniert ist. Liegt ein Produkt auf der Hauptarbeits ebene, ist der Spiegel bedeckt und trifft kein oder wenig Licht in den dritten Detektor. Liegt kein Produkt auf der Hauptarbeits ebene, reflektiert der Spiegel den ausgesandten Lichtstrahl in den dritten Detektor. Erhält der dritte Detektor, unmittelbar nach dem eine Kante detektiert wurde, Licht, muß es sich um eine Hinterkante gehandelt haben, deren Zählung unterdrückt werden muß. Anstelle des Spiegels kann auch eine unter einer entsprechenden Öffnung in der Hauptarbeitsebene und von dieser beabstandet angeordnete Fläche verwendet werden, auf der der Lichtfleck liegt, wenn kein Gegenstand auf der Hauptarbeitsebene liegt. Der dritte Detektor ist dann derart angeordnet und mit einer abbildenden Optik versehen, daß er den Lichtfleck auf dieser Fläche "sieht".Another way to suppress the unwanted Detection of end edges consists of a third in the sensor Detector (not shown here) is arranged with a slightly inclined in or below the main working level Mirror is coordinated. Is a product on the main work level, the mirror is covered and hits little or no light in the third detector. There is no product on the main work plane, the mirror reflects the emitted light beam in the third detector. Receives the third detector, immediately after an edge has been detected, light, it must be have acted a trailing edge whose count is suppressed must become. Instead of the mirror, you can use one under one corresponding opening in and from the main working level spaced surface can be used on which the Light spot is when there is no object on the main working level lies. The third detector is then arranged and with an imaging optics that he on the light spot this area "sees".

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous further developments of the arrangement according to the invention are described in the subclaims.

Anhand der nachfolgend aufgeführten Figuren wird das oben disku tierte Prinzip insbesondere am Beispiel für die Anwendung als Schuppenstromdetektor diskutiert.Based on the figures listed below, this is discussed above principle based on the example of the application as Scale flow detector discussed.

Fig. 1 zeigt einen typischen Signalverlauf eines gemäß Erfindung verarbeiteten analogen Signals. Die Höhe "0" entspricht der Höhe des Beobachtungsfensters im Gehäuse des Sensors, die schraffierten Bereiche stellen Zonen dar, in denen kein Mess-Signal liegen sollte, Fig. 1 shows a typical waveform of an invention according processed analog signal. The height "0" corresponds to the height of the observation window in the housing of the sensor, the hatched areas represent zones in which there should be no measurement signal,

Fig. 2 zeigt eine erste Anordnung von Lichtquelle und Detektoren über einer Arbeitsebene, bei welcher einer der Detektoren Rückwärtsstreulicht misst, das in einem Winkel rückstrahlt, der kleiner ist als der Winkel des auf die Arbeitsebene gerichteten Lichtstrahls und Fig. 2 shows a first arrangement of light source and detectors above a working plane, in which one of the detectors measures backscattered light which reflects back at an angle which is smaller than the angle of the light beam directed onto the working plane and

Fig. 3 zeigt eine zweite Anordnung, bei der einer der Detektoren zum Licht strahl koaxial rückgestrahltes Licht misst, Fig. 3 shows a second arrangement, radiating coaxial retroreflected wherein one of the light detectors for measuring light,

Fig. 4 zeigt eine beispielsweise Schaltungsanordnung zur Auswertung der Signale aus den beiden Detektoren D1 und D2, Fig. 4 shows an exemplary circuit arrangement for evaluating the signals from the two detectors D1 and D2,

Fig. 5 zeigt eine beispielsweise Schaltung zur Ansteuerung der Lichtquelle, im vorliegenden Beispiel eine Laserdiode, Fig. 5 shows an example circuit for driving the light source, in the present example a laser diode,

Fig. 6 zeigt einen Signalverlauf im Zusammenhang mit der Synchrondetektion der gepulsten Eingangsspannung, Fig. 6 shows a waveform associated with the synchronous detection of the pulsed input voltage,

Fig. 7 zeigt ein Detail aus der Signalverarbeitung im Zusammenhang mit der Synchrondetektion, Fig. 7 shows a detail of the signal processing in connection with the synchronous detection,

Fig. 8 zeigt eine beispielsweise Schaltung für die Divisionsstufe, wie sie in der Schaltung gemäss Fig. 4 verwendet wird. FIG. 8 shows an example circuit for the division stage as used in the circuit according to FIG. 4.

Methodisch betrachtet, kann von einer Grundanordnung wie folgt ausgegan gen werden:
From a methodological point of view, a basic arrangement can be assumed as follows:

A) A light beam from a radiation source is well focused on the main working level and strikes it at any angle at an angle (if necessary also vertically), generating a light spot or point of light. At least two detectors observe the light spot generated on the main working level or an object standing on it at different angles, the following conditions being specified:

1. the one detector D1 is (optically) arranged behind an imaging optics O (for example lens or parabolic mirror), which images the light spot on the working plane on this detector. Detector and imaging optics are arranged relative to the light source in such a way that the angle between the light striking the main working plane from the light source and the light striking the detector from the main working plane (light spot) is as small as possible ( FIG. 2). This angle disappears when the radiation source and imaging optics (or detector) are arranged coaxially and the beam is guided through an opening in the optics, for example in the parabolic mirror ( FIG. 3).

2. the other detector D2 is arranged such that the intermediate angle between the light from the main working plane (light spot) striking the detector D1 or the detector D2 is as large as possible.

Bemerkung zu A: Die Lichtquelle kann somit unter einem mehr oder weniger flachen Winkel oder auch senkrecht auf die Hauptarbeitsebene strahlen. Aus gewertet wird das Quotientensignal (D2/D1) der beteiligten Detektoren, allenfalls der Kehrwert (D1/D2) davon.Comment on A: The light source can therefore be under a more or less radiate at a flat angle or perpendicular to the main working plane. from the quotient signal (D2 / D1) of the detectors involved is evaluated, at most the reciprocal (D1 / D2) of it.

A) For the detection of the finest paper edges, the following additional conditions are met in addition to the basic arrangement shown above:

1. The light spot that the light source generates on the main working level should be as small as possible, that is, it should have dimensions that correspond approximately to the height of the smallest edges that are still to be detected. To do this, the focusing of the light rays emitted by the light source must be optimized.

2. The light source advantageously shines on the main working plane (for example 40 °) at as flat an angle as possible, so that fine object edges are illuminated as well as possible and are not overlooked. In the case of vertical incidence of light and a beautifully cut paper edge, however, only the shadowing of the light can be used and not also the (variable) radiation characteristics of the paper as a function of the lighting angle.

3. The second detector D2 measures the scattered light from the light spot at the largest possible angle to the first detector D1, which is arranged close to the light source (or close to the light beam emitted by the light source). The second detector D2 is placed approximately vertically above the light spot on the main working plane or even further away from the light source so that it observes the light spot at an angle of 90 ° to the main working plane or at an acute angle opposite to the light source.
B) The following additional measures are necessary for a large measuring range with a very compact design of the sensor:

1. Generation of a not too large angle between the light hitting the light spot on the first detector D1 and the light hitting the light spot on the second detector D2, thereby that

2. either the light source is not too flat, possibly radiates approximately perpendicular to the main working level or, in the case of fairly flat light, the second detector D2 is arranged more or less directly above the light point on the main working level.

Bemerkung zu C: Unter einem Gerät (Sensor) mit kompakter Bauform wird ein solches verstanden, dessen Gehäusegrösse im Verhältnis zum Messbereich nicht gross ist.Comment on C: Under a device (sensor) with a compact design understood such a, its housing size in relation to the measuring range is not big.

A) To avoid or reduce a blind area, the following measures are taken:

1. D1. The light source is placed between the two detectors.

Bemerkung zu D: Der Lichtfleck auf grossen Objekten, die bis knapp unter das Gehäuse des Sensors reichen, wird in dieser Anordnung vom zweiten De tektor D2 noch am besten erkannt. Dies ist wichtig, da der Sensor ein Signal abgibt, das einer Kante entsprechen würde, sobald der Detektor D2 nur noch wenig Licht erhält im Vergleich zu Detektor D1.Comment on D: The light spot on large objects that are just below the housing of the sensor is enough in this arrangement from the second De tector D2 still best recognized. This is important because the sensor sends a signal emits that would correspond to an edge as soon as the detector D2 only receives little light compared to detector D1.

Fig. 1 zeigt nun einen Signalverlauf S eines analogen Divisionssignals (Signal des Detektors D2 dividiert durch Signal des Detektors D1, kurz D2/D1) für ein Objekt mit einer horizontalen Oberfläche von weissem Papier in Funktion der Höhe (A' in mm) dieser Oberfläche unter dem Sensor, wie er idealer weise aussehen sollte. Ausgegangen wird dabei von einem Wert des Signals für eine Objektoberfläche in Hauptarbeitsebene H, deren Höhe unter dem Sensor mit H' angegeben ist und welche in diesem Beispiel 80 mm beträgt. Man erkennt den asymptotischen Verlauf ausserhalb des optimierten Abstandes der Hauptarbeitsebene H oder Arbeitsfläche A. Die schraffierten Flächen stellen Gebiete dar, die das Divisionssignal nicht berühren oder schneiden sollte, wobei auch diese Flächen nur typisch gezeichnet sind, sie sind Grenzge biete. Dazwischen ist das Arbeitsgebiet. Bei einem umgekehrten Divisions signal (D2/D1)^-1 muss für jeden Signalwert in Fig. 1 dessen Kehrwert 1/x genommen werden. Fig. 1 is now a signal waveform S shows an analog division signal (signal of the detector D2 divided by signal from the detector D1, short D2 / D1) for an object having a horizontal surface of white paper in function of the height (A 'in mm) of that surface under the sensor, how it should ideally look. The starting point is a value of the signal for an object surface in the main working plane H, the height of which is indicated by H 'below the sensor and which is 80 mm in this example. One recognizes the asymptotic course outside the optimized distance of the main working plane H or working surface A. The hatched areas represent areas which the division signal should not touch or intersect, whereby these areas are also only typically drawn, they are border areas. In between is the work area. In the case of an inverted division signal (D2 / D1) ^-1 , the reciprocal 1 / x must be taken for each signal value in FIG. 1.

Die Vorteile eines solchen idealen Signalverlaufes sind folgende:
The advantages of such an ideal signal curve are as follows:

1. Decrease in the edge and thus also the sensitivity to interference small unevenness of the object surfaces with increasing height above the work surface and
2. no blind area, that is, no supposed edge detection if an object comes close to the sensor. It could lead to more subject counting of the object, if after the dead time Object is still very close under the sensor.

Weisses, horizontal angeordnetes Papier als Objektoberfläche gibt für alle Höhen ein typisches Signal. Für andere Oberflächen weicht das Signal nur unwesentlich nach unten ab (dies wäre z. B. eine Signalreduktion in der Grös senordnung von 30%). Bei glänzenden, horizontal angeordneten Oberflächen, kann das Signal massiv nach oben abweichen, was jedoch nicht stört. Aus diesen Gründen macht es Sinn, einen standardisierten Signalverlauf für weis ses Papier vorzugeben.White, horizontally arranged paper as object surface gives everyone Treble a typical signal. The signal only deviates for other surfaces insignificant down (this would be a signal reduction in the size, for example order of 30%). With glossy, horizontally arranged surfaces, the signal can deviate massively upwards, but this does not disturb. Out For these reasons it makes sense to use a standardized signal curve for white to specify this paper.

Erreicht wird der Signalverlauf in Funktion der Höhe H' oder A' [mm] unter dem Sensor durch die geeignete Wahl der Abbildungs-Optik. Es spielen dabei eine Anzahl interdependenter Faktoren eine Rolle, wie:
The signal curve is achieved as a function of the height H 'or A' [mm] under the sensor by the appropriate choice of the imaging optics. A number of interdependent factors play a role, such as:

- The focal length of the imaging optics in front of the detector D1
- The distance of the detector D1 behind the imaging optics
- The lateral positioning of the detector D1 behind the optics
- the size and shape of the detector D1 (this is the size of the photodiode, if necessary, the size and shape of an upstream mask, which too before an additional lens can be switched to the light to the Pho bundle again)
- The angle between the scattered light detected by the detector D1 and the light beam emitted by the light source
- the placement of the detector D2 (depth behind the sensor window)
- Side tilting (tilting) of the detector D2 relative to the sensor front
- Viewing angle of the two detectors with respect to the main artery working plane or the surfaces of the observed objects.

Alle diese Faktoren müssen so aufeinander abgestimmt werden, dass der vor gegebene ideale Signalverlauf erreicht wird. Dabei bleibt einiges an konstruk tiver Freiheit, wie dies gemacht wird. Dementsprechend wird hier nur ein rezeptartiges beispielsweises Vorgehen angegeben, nach dem eine Vorrichtung gemäss Erfindung berechnet und gebaut werden kann. Um einen optimalen Signalverlauf zu erhalten, müssen die obengenannten Faktoren durch Aus probieren aufeinander abgestimmt werden (ausprobieren deswegen, weil beim Verstellen der Grösse eines Parameters sich die Werte der anderen Parame ter ebenfalls ändern).All of these factors must be coordinated so that the front given ideal waveform is achieved. There is still a lot of construct freedom how this is done. Accordingly, only one here recipe-like exemplary procedure given, according to which a device can be calculated and built according to the invention. For an optimal To get waveform, the above factors must be switched off try to be coordinated with each other (try it out because at the Adjusting the size of a parameter changes the values of the other parameters ter also change).

Fig. 2 zeigt eine beispielsweise Detektoranordnung (Sensor) gemäss Erfin dung in einem Gehäuse G. Sie zeigt einen Laserkopf L mit Laserdiode und Linsen zur Fokussierung des Strahles. Der Laser strahlt unter einem Winkel (typisch 45°) auf die Hauptarbeitsebene H oder Arbeitsfläche A. Ein minima ler Strahldurchmesser wird durch Fokussieren des ausgesendeten Strahles auf die Hauptarbeitsebene H erreicht, die sich beim Abstand H' (bspw. 80 mm) unter dem Sensorfenster im Gehäuse G, das hier mit einem rechteckigen Rahmen angedeutet ist, befindet. Der Detektorkopf 1 ist hinter der Abbil dungsoptik O (hier als einfache Linse dargestellt) angeordnet. Strahlungsquel le L und Detektor D1 sind sehr nahe beieinander angeordnet und zwar so, dass der Beobachtungswinkel des Detektors D1 relativ zur Hauptarbeitsebene H kleiner ist, als der entsprechende Winkel des ausgesandten Laserstrahls. Die Optik ist in Richtung des Laserstrahles gerichtet, der Detektorkopf D1 liegt ein wenig hinter der Brennebene der Optik. Dieser Detektorkopf D1 besteht bspw. aus einer Maske (horizontaler Schlitz mit seitlicher Begrenzung, das heisst, eine Rechtecköffnung), einer Linse zur Fokussierung des Lichtes, das durch die Maske fällt, und einer Photodiode geeigneter Grösse. Nimmt man Einschränkungen in Kauf, kann er auch nur aus einer Photodiode beste hen. Der Detektorkopf D2 besteht aus einer grossflächigen Photodiode oder mehreren kleinen aneinandergereihten Photodioden und ist vom Lot durch den Lichtfleck leicht nach aussen, das heisst von der Lichtquelle weg geneigt. Für ein Objekt in der Hauptarbeitsebene H ist D2 dann ungefähr über dem Lichtpunkt angeordnet (im Moment ca. 10° gegenüber der Vertikalen geneigt und zwar entgegengesetzt zum Laserstrahl) und zwar in einem gewissen Ab stand hinter dem Eintrittsfenster des Gehäuses G. Diese Anordnung ist nicht zwingend, gibt aber optimale Resultate bei einer mässigen Sensorgrösse, was sich letztendlich auf den Preis auswirkt. Fig. 2 shows an example detector arrangement (sensor) according to the inven tion in a housing G. It shows a laser head L with a laser diode and lenses for focusing the beam. The laser shines at an angle (typically 45 °) on the main working plane H or working surface A. A minimum beam diameter is achieved by focusing the emitted beam on the main working plane H, which is at a distance H '(e.g. 80 mm) below the sensor window in the housing G, which is indicated here with a rectangular frame. The detector head 1 is arranged behind the imaging optics O (shown here as a simple lens). Radiation source L and detector D1 are arranged very close to one another in such a way that the observation angle of the detector D1 relative to the main working plane H is smaller than the corresponding angle of the emitted laser beam. The optics are directed towards the laser beam, the detector head D1 is a little behind the focal plane of the optics. This detector head D1 consists, for example, of a mask (horizontal slit with lateral boundary, that is, a rectangular opening), a lens for focusing the light that passes through the mask, and a suitable size photodiode. If you accept restrictions, it can only consist of one photodiode. The detector head D2 consists of a large-area photodiode or several small photodiodes strung together and is slightly outwards from the plumb line through the light spot, that is to say inclined away from the light source. For an object in the main working plane H, D2 is then arranged approximately above the point of light (at the moment approximately 10 ° inclined relative to the vertical and opposite to the laser beam), to a certain extent behind the entrance window of the housing G. This arrangement is not mandatory, but gives optimal results with a moderate sensor size, which ultimately affects the price.

Fig. 3 zeigt eine andere Anordnung, bei welcher der eine der beiden De tektoren D1 das rückgestreute Licht koaxial zum ausgesandten Licht misst. Ein Laserkopf L mit Laserdiode und mit Linsen zur Fokussierung des Strahles (hier nicht abgebildet), strahlt unter einem Winkel von ca 40° Licht auf die Hauptarbeitsebene H oder Arbeitsfläche A. Die Fokussierung ist so einge stellt, dass der minimale Strahldurchmesser ungefähr 80 mm unter dem Sen sorgehäuse G erreicht wird, wo sich die Hauptarbeitsebene H befindet (siehe auch Fig. 1). Der das koaxiale Streulicht messende Detektorkopf D1 ist hinter einer Abbildungsoptik O, hier ein Off-Axis Parabolspiegel, plaziert, welcher koaxial rings um den ausgesandten Laserstrahl oder allenfalls sehr nahe dabei angeordnet ist. Die Abbildungsoptik "schaut" in Richtung des La serstrahles. Die Front des Detektorkopfes D1 liegt vorzugsweise in der Brenn ebene der Abbildungsoptik. Der Detektor hat eine Maske vorgeschaltet, die aus einem horizontalen Schlitz mit seitlicher Begrenzung, also eine Rechteck öffnung aufweist. Ferner ist noch eine Linse zur Fokussierung des Lichtes, das durch die Maske fällt, nachgeschaltet. Im Detektorkopf D1 ist eine Photodio de von einer geeigneten Grösse angeordnet. Der Detektorkopf D2 weist eine einfache Photodiode auf, die mehr oder weniger grossflächig, typischerweise 5 × 5 mm, und, gleich wie in Fig. 2, leicht geneigt ist. Für ein Objekt in der Hauptarbeitsebene H ist sie ungefähr senkrecht über dem Lichtfleck angeord net, und zwar in einem bestimmten Abstand hinter dem Eintrittsfenster. Die hier vorgeschlagene Anordnung gibt bei einer mässig grossen Sensorgrösse, was auch hier die Kostenfrage tangiert, optimale Resultate. Fig. 3 shows another arrangement in which one of the two detectors D1 measures the backscattered light coaxially with the emitted light. A laser head L with a laser diode and with lenses for focusing the beam (not shown here), emits light at an angle of approx. 40 ° onto the main working level H or working surface A. The focusing is set so that the minimum beam diameter is approximately 80 mm below the Sen care housing G is reached, where the main working level H is located (see also Fig. 1). The detector head D1 measuring the coaxial scattered light is placed behind an imaging optics O, here an off-axis parabolic mirror, which is arranged coaxially around the emitted laser beam or at most very close to it. The imaging optics "looks" in the direction of the laser beam. The front of the detector head D1 is preferably in the focal plane of the imaging optics. The detector is preceded by a mask, which has a horizontal slot with a lateral boundary, that is, a rectangular opening. A lens for focusing the light that falls through the mask is also connected downstream. A photodio de of a suitable size is arranged in the detector head D1. The detector head D2 has a simple photodiode which is more or less extensive, typically 5 × 5 mm, and, as in FIG. 2, is slightly inclined. For an object in the main working plane H, it is arranged approximately perpendicularly above the light spot, at a certain distance behind the entrance window. The arrangement proposed here gives optimal results with a moderately large sensor size, which also affects the cost issue here.

Für die hier gezeigten optischen Messanordnungen sind noch weitere optimie rende Massnahmen vorteilhaft:
Further optimizing measures are advantageous for the optical measuring arrangements shown here:

- The light source, here a laser diode, is controlled so that detector D1 always receives the same amount of light.
- Instead of the division stage used in the block diagram ( Fig. 4), logarithmic amplifiers can be used, so that after a subtraction of the two channels, a signal is generated which corresponds to the logarithm of the quotient.
- A microprocessor can be used for user-specific versions are used for digital signal evaluation, e.g. double pulse suppression in the case of pre-folding, etc., which means that the device will respond to new problems is more flexible and easier to adjust to.
- When used as a shingled flow detector, dead time functions become too additionally supplemented by a dynamic dead time. The average temporal edge distance determined, for example averaged over 5 up to 10 edges, and approx. 20% of it used as dead time.

Fig. 4 zeigt nun eine beispielsweise Schaltung zur Auswertung der Signale aus den Detektoren D1 und D2. Die Signale aus den beiden Detektoren wer den auf je einen Synchron-Verstärker SV mit Sample & Hold zur Unterdrüc kung von Fremdlicht geführt. Die beiden Verstärkerkanäle werden mit Hilfe eines Oszillators OS synchronisiert. Derselbe Oszillator taktet auch die Lei stungsstufe LS, durch welche die Laserdiode L, das ist die Lichtquelle, ge spiesen wird. Ueber einen Regler RG steuert der Detektor D1, das ist der die Rückwärtsstreuung messende Detektor, die Intensität der Lichtquelle L. Aus serdem werden die Signale der beiden Detektorkanäle in einer Divisionsstufe DS zu einem Quotientensignal umgesetzt, welches in einem Schmitt-Trigger ST aufbereitet ein Zählsignal darstellt. Im Falle der Zählung eines am Gerät vorbeilaufenden Schuppenstromes (aber auch anderer geförderter Gegenstän de mit Kanten), wird eine Totzeitfunktion TZ eingebaut. Diese funktioniert so, dass während einer einstellbaren Totzeit weitere von ST kommende Pulse, die wegen Doppel- oder Mehrfachkanten an einem Objekt entstehen, unter drückt werden. Steht ein Drehgeber am Förderband zur Verfügung, so kann dieses Drehgebersignal TT verwendet werden, um die Totzeit mit der Förder geschwindigkeit zu verknüpfen (synchronisieren). In diesem Fall wird an der Stelle einer einstellbaren Totzeit eine einstellbare Anzahl Drehgeberpulse abgezählt, während welcher Zeit weitere Pulse von ST her unterdrückt wer den. Diese Funktion kann auch sehr günstig und flexibel mit einem Mikro prozessor gelöst werden. Das so konditionierte Signal wird schliesslich in einem weiteren Pulslängenformer PF aufbereitet und einer Ausgangsstufe AS zur weiteren Verwendung zugeführt. Fig. 4 shows an example circuit for evaluating the signals from the detectors D1 and D2. The signals from the two detectors are routed to a synchronous amplifier SV with sample & hold to suppress extraneous light. The two amplifier channels are synchronized with the help of an oscillator OS. The same oscillator also clocks the power stage LS, through which the laser diode L, which is the light source, is fed. The intensity of the light source L is controlled by a regulator RG, which is the detector that measures the backscatter. In addition, the signals of the two detector channels are converted in a division stage DS to a quotient signal, which processes a counting signal in a Schmitt trigger ST represents. In the case of counting a shingled stream passing the device (but also other funded objects with edges), a dead time function TZ is installed. This works in such a way that, during an adjustable dead time, further pulses coming from ST, which occur on an object due to double or multiple edges, are suppressed. If a rotary encoder is available on the conveyor belt, this rotary encoder signal TT can be used to link (synchronize) the dead time with the conveyor speed. In this case, an adjustable number of encoder pulses is counted at the point of an adjustable dead time, during which time further pulses from ST are suppressed. This function can also be solved very cheaply and flexibly with a micro processor. The signal conditioned in this way is finally processed in a further pulse length shaper PF and fed to an output stage AS for further use.

Dieses Blockschaltbild stellt eine mögliche Auswertung des Streulichtes mit Einbezug von Information TT der Zuführung der Messgegenstände und mit einer Lichtsteuerung durch einen der Detektoren dar. Dies ist eine von meh reren Möglichkeiten zur Auswertung des V/R-Streulichtes aus der optischen Anordnung gemäss Erfindung. An Stelle der verwendeten Divisionsstufe DS, kann auch, wenn logarithmische Signale vorliegen, eine Subtraktion der bei den Kanäle durchgeführt werden.This block diagram shows a possible evaluation of the scattered light Inclusion of information TT of the feeding of the measurement objects and with a light control by one of the detectors. This is one of meh Other options for evaluating the V / R scattered light from the optical Arrangement according to the invention. Instead of the division level DS used, can also, if there are logarithmic signals, a subtraction of the the channels are carried out.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen spezielle Ausführungsformen der Laserdiodenan steuerung der Synchrondetektion und der Divisionsstufe, wie sie beispielsweise in der Schaltung gemäss Fig. 4 realisiert sein können. Es wird noch speziell auf die Qutientenbildung durch eine Regelschaltung, wie sie in der Gesamt schaltung, enthalten ist, eingegangen.The Fig. 5 through 8 show specific embodiments of the Laserdiodenan control of the synchronous detection and the division stage as they can for example be realized in the circuit according to Fig. 4. It will also deal specifically with the formation of a gradient by means of a control circuit, as is contained in the overall circuit.

Fig. 5 zeigt eine von einem Regler C gelieferte Steuerspannung, welche eine erste Konstantstromquelle CS1 für I₁ (über die gesamte Zeit) so einstellt, dass ein zur Spannung U₁ proportionaler Gleichstrom durch den Widerstand R oder über den elektronischen Schalter S fliesst. Ist der elektronische Schalter geschlossen, ist die Spannung über dem Widerstand R gleich Null, ist er geöff net, ist die Spannung proportional zum Strom I₁ und somit auch zur Spannung U₁. Die Spannung U₂ wird auf diese Weise zu einer gepulsten Rechteckspan nung, deren Amplitude proportional zur Spannung U₁ ist. Die Spannung U₂ ihrerseits steuert eine zweite Konstantstromquelle CS2 für I₂ (während der Pulszeit), welche den für die Laserdiode L benötigten (gepulsten) Gleichstrom I₂ liefert. Der Schalter generiert in diesem Beispiel eine Laserpulsfrequenz von 60 KHz. Unterhalb 1 KHz werden Störungen nicht mehr ausreichend ausgeschlossen; die obere Grenze ist durch den Frequenzgang der Komponenten begrenzt (einige MHz sind heute schon denkbar). FIG. 5 shows a control voltage supplied by a regulator C, which sets a first constant current source CS1 for I ₁ (over the entire time) in such a way that a direct current proportional to the voltage U _{1 flows} through the resistor R or via the electronic switch S. If the electronic switch is closed, the voltage across the resistor R is zero, if it is open, the voltage is proportional to the current I ₁ and thus also to the voltage U ₁ . In this way, the voltage U ₂ becomes a pulsed square wave voltage, the amplitude of which is proportional to the voltage U ₁ . The voltage U _{2 in} turn controls a second constant current source CS2 for I ₂ (during the pulse time), which supplies the (pulsed) direct current I ₂ required for the laser diode L. In this example, the switch generates a laser pulse frequency of 60 KHz. Interferences below 1 KHz are no longer sufficiently excluded; the upper limit is limited by the frequency response of the components (some MHz are already conceivable today).

Der Regler benötigt für ein schnelles Verhalten eine Rückführung, eine kon tinuierliche Istgrösse, die nicht gepulst ist. Spannung und Strom U₂ bzw. I₂ liegen jedoch gepulst vor und müssten für diesen Zweck zuerst geglättet oder gesampelt werden, was im ersten Fall zu einer Verlangsamung des Systems oder im zweiten Fall zu erhöhtem Aufwand führen würde. Hingegen ist der Strom I₁ ein zum gepulsten Ausgangsstrom proportionaler Gleichstrom, der für die Rückführung, das heisst, als Istwert verwendet werden kann.The controller requires a feedback for a fast behavior, a continuous actual value that is not pulsed. However, voltage and current U ₂ and I ₂ are pulsed and would have to be smoothed or sampled for this purpose, which would slow down the system in the first case or increase the effort in the second case. In contrast, the current I _{1 is} a direct current which is proportional to the pulsed output current and which can be used for the feedback, that is to say as an actual value.

Um zu jedem Zeitpunkt eine möglichst genaue Messung der gepulsten Ein gangsspannung sicherzustellen, wird mittels einer Sample (S) in einem definierten Zeitfenster Messwerte gespeichert und anschlies send verglichen. Um hochfrequente Störungen weitgehend auszuschalten, wird das Sampling über einen Filter geführt. Während der einen Messperiode werden die positiven, während der anderen die negativen Scheitelwerte der Analogspannung gemessen. Anschliessend werde die so gemessenen Werte voneinander subtrahiert. Auf diese Weise spielt die der Analogwechselspan nung überlagerten Gleichspannung keine Rolle mehr und eventuell vorhande ne niederfrequente Störungen wie 100 Hz Gleichlicht werden wirkungsvoll kompensiert.In order to measure the pulsed on as accurately as possible at all times Ensuring the output voltage is done using a sample (S) Saving and connecting measured values in a defined time window send compared. To largely eliminate high-frequency interference the sampling is carried out via a filter. During one measurement period the positive, while the other the negative peaks of the Analog voltage measured. Then the values measured in this way subtracted from each other. This is how the analog AC chip plays voltage superimposed on the voltage no longer matters and any existing voltage ne low-frequency disturbances such as 100 Hz constant light become effective compensated.

Fig. 6 zeigt ein Zeitfenster für die Messung der Analogspannung. Während t_on/A sind der Eingang und Filter A miteinander verbunden. Dieses Filter speichert die positiven (und nur diese) Scheitelwerte. Auf gleiche Weise spei chert Filter B, welches während t_on/B mit dem Filter B verbunden ist, die negativen (und nur diese) Scheiteltwerte. Um einen möglichst genauen Schei telwert zu sampeln, arbeitet die S nur über den hinteren (following) Teil der Pulse, das heisst, im zeitlich nachfolgenden, eingeschwungenen Teil des Rechtecksignals. So werden die Einschwingvorgänge nicht in die Messung einbezogen; es wird jeweils nur der stabile, eingeschwungene Wert gemessen. Fig. 7 zeigt das in den Kanal 1 der Schaltung mit den Analog schaltern und nachfolgenden Filtern eingehende Analogsignal mit überlager tem niederfrequenten Störsignal und das durch die Schaltung "gesäuberte" Ausgangssignal. Die Auswertung speichert obere Scheitelwerte und untere Scheitelwerte. Die Differenz A - B (Doppelpfeil) entspricht dem eingehenden Analogsignal und enthält jetzt aber kein niederfrequentes Störsignal mehr. Kanal 2 umfasst eine gleiche Schaltung wie Kanal 1 und bildet die Differenz C - D eines eingehenden Analogsignals. Fig. 6 shows a time window for the measurement of the analog voltage. During t _on / A the input and filter A are connected. This filter stores the positive (and only these) peak values. In the same way, filter B, which is connected to filter B during t _on / B, stores the negative (and only these) peak values. In order to sample the most accurate peak value, the S only works over the rear (following) part of the pulses, i.e. in the temporally following, steady part of the square-wave signal. So the transient processes are not included in the measurement; only the stable, steady value is measured. Fig. 7 shows the incoming in channel 1 of the circuit with the analog switches and subsequent filters analog signal with superimposed tem low-frequency interference signal and the "cleaned" output signal by the circuit. The evaluation saves upper peak values and lower peak values. The difference A - B (double arrow) corresponds to the incoming analog signal and now no longer contains a low-frequency interference signal. Channel 2 has the same circuit as channel 1 and forms the difference C - D of an incoming analog signal.

Fig. 8 zeigt eine beispielsweise Divisionsstufe zur Bildung des Quotientensi gnals. Bei dem hier diskutierten System soll das Intensitätsverhältnis und nicht die Intensitätsdifferenz der beiden Kanäle ausgewertet werden. Das heisst, dass in der Schaltung gemäss Fig. 4 eine Divisionsstufe bzw. Divisionsschal tung nötig ist. Diese kann bspw. mittels eines Mikroprozessors digital, jedoch ebensogut auf analoge Weise ausgeführt werden. Die in Fig. 8 dargestellte Schaltung basiert auf der mit analogen Schaltmitteln bewirkten Multiplikation mittels Logarithmierung, dann nachfolgender Addition bzw. Subtraktion und dann anschliessender Entlogarithmierung. Die resultierende Ausgangsspan nung U_a ist wie folgt:
Fig. 8 shows an example division level for forming the quotient signal. In the system discussed here, the intensity ratio and not the intensity difference of the two channels is to be evaluated. This means that in the circuit according to FIG. 4 a division stage or division circuit is necessary. This can be carried out digitally, for example by means of a microprocessor, but just as well in an analog manner. The circuit shown in FIG. 8 is based on the multiplication effected with analog switching means by means of logarithmization, then subsequent addition or subtraction and then subsequent logging off. The resulting output voltage U _a is as follows:

wobei alle Spannungen auf U_ref bezogen sind. where all voltages are related to U _ref .

Die Spannung U_x erzeugt im Transistor T₁ einen Strom I₁, der durch den Widerstand an Eingang des OP's (Operationsverstärker, Op-Amp) bestimmt ist, da die Spannung am Minus-Eingang des OP's im eingeregelten Zustand immer gleich der Referenzspannung U_ref ist. Da die Basis von Transistor T₁ auf U_ref liegt, steht am Emitter von Transistor T₁ immer eine zum Strom I₁ in logarithmischem Verhältnis stehende Spannung zur Verfügung. Dasselbe Prinzip gilt auch für die Spannung U_y. Die Spannung U_y erzeugt im Transistor T₃ einen Strom I₃, die Basis von Transistor T₃ liegt jedoch am Emitterpotenti al von Transistor T₁, was dazu führt, dass die Emitterspannung von Transistor T₃ proportional zur Summe der logarithmierten Ströme I₁ und I₃ ist. Dement sprechend liegt die logarithmierte Spannung von U_z am Emitter von Transi stor T₂ und ist auf die Referenzspannung U_ref bezogen.The voltage U _x generates a current I ₁ in the transistor T ₁ , which is determined by the resistance at the input of the OP (operational amplifier, op-amp), since the voltage at the minus input of the OP in the regulated state is always equal to the reference voltage U _ref is. Since the base of transistor T _{1 is} at U _ref , a voltage which is logarithmic to current I _{1 is} always available at the emitter of transistor T ₁ . The same principle applies to the voltage U _y . The voltage U _y generates a current I ₃ in transistor T ₃ , but the base of transistor T ₃ is due to the emitter potential of transistor T ₁ , which means that the emitter voltage of transistor T _{3 is} proportional to the sum of the logarithmic currents I ₁ and I is ₃ . Accordingly, the logarithmic voltage of U _{z is} at the emitter of transistor T ₂ and is related to the reference voltage U _ref .

Die Entlogarithmierstufe mit Transistor T₄ erhält als Eingangsspannung:
The log off stage with transistor T ₄ receives as input voltage:

U_i = U_E1 + U_E3 - U_E2 U _i = U _E1 + U _E3 - U _E2

Dies entspricht:
This matches with:

Die Koeffizienten k₁, k₂, k₃ sind abhängig von den Eingangskennlinien der Transistoren und sind bei idealen Transistoren gleich. In der Praxis kann durch Verwendung von gematchten Transistoren, z. B. Transistorarrays oder Doppeltransistoren, eine weitgehende Uebereinstimmung der Koeffizienten erreicht werden. Die Entlogarithmierstufe mit T₄ bildet nun die Spannung U_a aus der Eingangsspannung U_i durch Wandeln der angelegten Basis-Emitter- Spannung in den so entstehenden Emitter- bzw. Kollektorstrom gemäss der Beziehung:
The coefficients k ₁ , k ₂ , k ₃ are dependent on the input characteristics of the transistors and are the same for ideal transistors. In practice, by using matched transistors, e.g. B. transistor arrays or double transistors, a large match of the coefficients can be achieved. The de-logarithmic stage with T ₄ now forms the voltage U _a from the input voltage U _i by converting the applied base-emitter voltage into the resulting emitter or collector current according to the relationship:

Bei einem solchen, wie hier diskutierten Messprinzip, steuert eine Ausgangs grösse (hier die Laserintensität) gemeinsam zwei Eingangsgrössen (hier die Empfangskanäle 1 und 2). Der Quotient U₁/U₂ wird nicht von der Laserinten sität beeinflusst. Durch Konstanthalten des Nenners über die Laserintensität ist der Zähler immer proportional zum gesuchten Quotienten:
With such a measurement principle, as discussed here, one output variable (here the laser intensity) controls two input variables together (here the receive channels 1 and 2 ). The quotient U ₁ / U ₂ is not influenced by the laser intensity. By keeping the denominator constant over the laser intensity, the numerator is always proportional to the desired quotient:

und damit:
and thus:

Mit dem oben dargelegten Auswertesystem erhält man eine sehr gute Funk tionsfähigkeit des Sensors.With the evaluation system set out above, you get very good radio ability of the sensor.

Claims

1. Arrangement for the detection of edges of objects that can be located in a main working plane (H) with a sensor arranged at a distance (A ') from the main working plane (H), which has a light source (L) and two photoelectric detectors (D1, D2) contains
in which
the light source (L) directs a light beam in a radiation direction onto the main working plane (H);
the detectors (D1, D2) for detecting scattered light, which emanates from the objects in two different directions of observation, are arranged such that the one detector (D1), which is preceded by an imaging optics (O), scatters backwards at an angle the main working plane (H) is detected, which is less than or equal to the angle which the radiation direction includes the main working plane (H), and the other detector (D2) is arranged to receive forward scattered light;
the electrical signals emitted by the detectors (D1, D2) are fed to a circuit whose output signal corresponds to a quotient (D2 / D1; D1 / D2) formed from these electrical signals;
and the dependency of the quotient (D2 / D1; D1 / D2) on the distance A 'is determined by a function which is a minimum or a maximum with respect to the definition range 0 ≦ A' ≦ in the main working plane (A '= H) H has and at a smaller distance A 'increases or decreases substantially or remains essentially constant.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the imaging optics (O) is an off-axis parabolic mirror.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the imaging optics (O) is a lens.

4. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that in the event of skewed incidence of light on the main working level (H) to measure the forward scattered light of one of the two detec gates (D2) almost vertically above that emitted by the Light placed on the main working plane (H) generated light spot is.

5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the light source (L) is arranged so that it shines almost perpendicularly on the objects, and that one detector (D1) on one side of the light source (L) emitted light beam, the other detector (D2) is arranged on the other side.

6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized that it has means (focusing optics), with which the light to generate scattered light to increase the resolution is focused such that objects with a point-like light spot can be illuminated.

7. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a control unit (OS, LS) is provided which is the intensity of the light source (L) with signal values controls from one of the two detectors (D1, D2).

8. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a synchronizing circuit, at for example, a microprocessor is provided with the help of which Signals from the detectors (D1, D2) by synchronizing time be coupled.

9. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a circuit (TZ) is provided, which is the information (TT) about the movement of the objects with the signals from the detectors (D1, D2) or their quotients (from DS) linked.

10. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that they have a third detector and a with this cooperating mirror in the field of main work level.

11. Arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized records that it has a third detector and one with this cooperating, imaging optics, which one under the The main working plane shows the arranged surface.